專利名稱：一種組合式螺旋葉輪風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，尤其為一種特大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
背景技術(shù)：
大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，尤其是兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，若采用傳統(tǒng)水 平軸式漿狀風(fēng)葉，單個(gè)風(fēng)葉長(zhǎng)度要達(dá)到五十米至七十米，無(wú)論是塔架 的豎立，漿狀風(fēng)葉的生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等，都會(huì)遇到難題。近些年， 垂直軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備普遍受到關(guān)注，但是，要達(dá)到兆瓦級(jí)，垂直軸風(fēng) 力發(fā)電設(shè)備的風(fēng)葉制造一直是困擾業(yè)界的一個(gè)重大難題，因?yàn)檎淄呒?jí) 垂直軸式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的風(fēng)葉既有形狀要求，還有尺度要求，如此之 大尺度要求下制造出規(guī)定的風(fēng)葉形狀，加工制造難度是十分困難，甚 至可以說(shuō)，幾乎是不可能的。此外，兆瓦級(jí)風(fēng)電設(shè)備風(fēng)葉是龐大的， 自身重量也可觀，其起動(dòng)風(fēng)速要求也會(huì)相應(yīng)較高，如何保證此類風(fēng)電 設(shè)備在較低風(fēng)速條件下能夠起動(dòng)，這也是此類風(fēng)電設(shè)備所面臨并需要 解決的難題之一。

發(fā)明內(nèi)容
5本發(fā)明目的是，提供一種垂直軸式的螺旋葉輪風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，解 決兆瓦級(jí)風(fēng)電設(shè)備巨大葉輪制造、運(yùn)輸、安裝所面臨的難題，同時(shí)， 有效降低兆瓦級(jí)風(fēng)電設(shè)備的起動(dòng)負(fù)載。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決的主要技術(shù)問題是，第一，采用組 合式螺旋葉輪設(shè)計(jì)，化整為零，體積龐大的螺旋葉輪是由若干塊葉輪 構(gòu)件相互組裝拼接構(gòu)成，從而大大降低大型葉輪的制造運(yùn)輸安裝成 本；第二，對(duì)于一個(gè)螺旋葉輪，釆用多個(gè)較小功率發(fā)電機(jī)組來(lái)替代傳 統(tǒng)單一的較大功率發(fā)電機(jī)組，并且通過(guò)離合機(jī)構(gòu)，使多個(gè)小功率發(fā)電
機(jī)組按實(shí)際需要離合， 一方面可以減少風(fēng)電葉輪起動(dòng)負(fù)載，降低對(duì)起 動(dòng)風(fēng)速的要求，另一方面可以根據(jù)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速變化情況，實(shí)時(shí)離合配載 合適數(shù)量的小功率發(fā)電機(jī)組；第三，在葉輪和支承架之間，采用磁懸
浮軸承，減少了葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力，從而也降低葉輪的起動(dòng)風(fēng)速。
本發(fā)明技術(shù)方案是:所給出的組合式蠊旋葉輪風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 包括有，螺旋葉輪、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)組和支承架，螺旋葉輪通過(guò)傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)連接發(fā)電機(jī)組，其中螺旋葉輪是由若干個(gè)葉輪垂直構(gòu)件沿該螺 旋葉輪軸向拼接組合而成，所述的葉輪垂直構(gòu)件又是由若干葉輪水平 構(gòu)件沿螺旋葉輪的徑向拼接組合而成(參見圖l、圖2、圖3);所述 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)既與螺旋葉輪相連接，又與若干個(gè)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸相連接。
在上述技術(shù)方案中，所述葉輪水平構(gòu)件分為中軸構(gòu)件(參見圖 6),中間構(gòu)件(參見圖7、圖8)和邊緣構(gòu)件(參見圖9),若干中間 構(gòu)件對(duì)稱位于中軸構(gòu)件兩側(cè)，兩個(gè)邊緣構(gòu)件位于中間構(gòu)件外側(cè)(參見 圖4、圖5)。所述中軸構(gòu)件、中間構(gòu)件、邊緣構(gòu)件的周邊有翻邊，翻邊朝向構(gòu)件凹曲面方向，翻邊上設(shè)置有等距離通孔，相鄰構(gòu)件翻邊貼 靠并鉚固。當(dāng)螺旋葉輪各構(gòu)件裝配成整體螺旋葉輪后，在螺旋葉輪凹 曲面由于各構(gòu)件翻邊形成許多規(guī)則化的突起，這些突起也起到了阻風(fēng) 作用，進(jìn)而使整個(gè)螺旋葉輪的內(nèi)凹曲面上所受到風(fēng)力更大于外凸曲面 上所受到風(fēng)力，加大該螺旋葉輪的旋轉(zhuǎn)力矩。
在上述技術(shù)方案中，所述的中軸構(gòu)件、中間構(gòu)件和邊緣構(gòu)件周邊 形狀為矩形或三角形或六邊形，中軸構(gòu)件與中間構(gòu)件之間，中間構(gòu)件 與中間構(gòu)件之間，中間構(gòu)件與邊緣構(gòu)件之間沿軸向和徑向相互拼接組
合成螺旋葉輪。上述構(gòu)件可以采用對(duì)位拼接(參見圖10和圖12)， 也可以采用錯(cuò)位拼接，以獲得更佳的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度(參見圖11和圖13)。
在上述技術(shù)方案中，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由圓環(huán)狀齒輪和傳動(dòng)齒輪構(gòu) 成，圓環(huán)狀齒輪與螺旋葉輪固定連接，若干傳動(dòng)齒輪與圓環(huán)狀齒輪呈 外嚙合或內(nèi)嚙合，若干傳動(dòng)齒輪與若干發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸連接。還可以 在傳動(dòng)齒輪與發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸之間設(shè)置有離合裝置,該離合裝置由勵(lì) 磁定塊、復(fù)位彈簧、滑動(dòng)銷塊構(gòu)成，勵(lì)磁定塊、復(fù)位彈簧、滑動(dòng)銷塊 依次套裝于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，傳動(dòng)齒輪與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸呈松配合連接， 滑動(dòng)銷塊通過(guò)鍵槽與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子呈滑動(dòng)配合，在復(fù)位彈簧張力作用 下，滑動(dòng)銷塊銷鍵插入到傳動(dòng)齒輪銷孔內(nèi)，傳動(dòng)齒輪與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸 同步轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)勵(lì)磁定塊產(chǎn)生磁力，滑動(dòng)銷塊受磁力吸引，克服復(fù)位彈 簧張力而位移，使滑動(dòng)銷塊銷鍵退出傳動(dòng)齒輪銷孔，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸脫 離與傳動(dòng)齒輪的同步連接。
在上述技術(shù)方案中，增加風(fēng)速風(fēng)向儀和自動(dòng)控制裝置，該自動(dòng)控制裝置包括有信號(hào)處理電路、單片機(jī)控制電路和發(fā)電機(jī)組離合裝置驅(qū) 動(dòng)電路，該自動(dòng)控制裝置接收處理風(fēng)速風(fēng)向儀信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)運(yùn)算判 斷處理，再向驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出指令，由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的發(fā)電機(jī)組離 合器的離或合，進(jìn)而改變風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)起動(dòng)或運(yùn)行負(fù)載。這樣，當(dāng)螺 旋葉輪起動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)當(dāng)時(shí)實(shí)際風(fēng)力大小，自動(dòng)調(diào)整減少與葉 輪相連接的發(fā)電機(jī)組的個(gè)數(shù),進(jìn)而降低葉輪起動(dòng)慣量,葉輪一經(jīng)起動(dòng)， 系統(tǒng)可再次根據(jù)風(fēng)力大小,將與葉輪相連接的發(fā)電機(jī)組個(gè)數(shù)自動(dòng)調(diào)整 到最佳數(shù)量。
在上述技術(shù)方案中，所述螺旋葉輪上端和下端分別設(shè)置有連接
件，該連接件由s片和軸銷構(gòu)成，上、下軸銷分別固定于上、下s 片軸心處，上、下s片則分別固定于蟪旋葉輪的上端和下端，上軸銷
與支承架呈可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，下軸銷連接于磁懸浮軸承裝置。所述的磁懸 浮軸承裝置包括永磁體，軟鐵磁套，滾珠、潤(rùn)滑材料及外殼，永磁體 置于軟鐵磁套中，兩個(gè)永磁體同極相對(duì)，若干滾珠均勻位于軟鐵磁套 之間，軟鐵磁套與外套之間和兩個(gè)永磁體及軟鐵磁套之間充斥潤(rùn)滑材 料。磁懸浮軸承的采用，使蟪旋葉輪受到磁懸浮軸承產(chǎn)生的向上托舉 力， 一方面能減少葉輪所受到地球引力，另一方面，能減少葉輪與其 它部件之間的摩擦阻力，降低葉輪起動(dòng)所需的最低風(fēng)速。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
第一、化整為零的蟪旋葉輪設(shè)計(jì)，使特大型葉輪制造運(yùn)輸不再有 難度。葉輪的所有構(gòu)件均可采用注塑技術(shù)成型，大大降低葉輪制造難
度和制造成本。螺旋葉輪各構(gòu)件裝配成整^Mi旋葉輪后，在蟪旋葉輪凹曲面，由于各構(gòu)件翻邊形成許多規(guī)則化的突起，這些突起也起到了 阻風(fēng)作用，進(jìn)而使整個(gè)螺旋葉輪的內(nèi)凹曲面上所受到風(fēng)力更大于外凸 曲面上所受到風(fēng)力，加大了該螺旋葉輪的旋轉(zhuǎn)力矩。
第二、單一蟪旋葉輪帶動(dòng)多個(gè)小功率發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)方案，有效 地解決了巨型葉輪起動(dòng)風(fēng)速要求髙的難題。葉輪起動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)可以根 據(jù)當(dāng)時(shí)實(shí)際風(fēng)力大小，自動(dòng)調(diào)整減少與葉輪相連接的發(fā)電機(jī)組的個(gè) 數(shù)，進(jìn)而降低葉輪起動(dòng)慣量，葉輪一經(jīng)起動(dòng)，系統(tǒng)可再次根據(jù)風(fēng)力大 小，將與葉輪相連接的發(fā)電機(jī)組個(gè)數(shù)自動(dòng)調(diào)整到最佳數(shù)量。
第三、本發(fā)明采用了磁懸浮軸承，使螺旋葉輪受到磁懸浮軸承產(chǎn) 生的向上托舉力， 一方面能減少葉輪所受到地球引力，另一方面，能 減少葉輪與其它部件之間的摩擦阻力，降低葉輪起動(dòng)所需的最低風(fēng) 速。


圖1是本發(fā)明螺旋葉輪形狀示意圖。
圖2是本發(fā)明螺旋葉輪軸向組裝示意圖。
圖3是本發(fā)明蟪旋葉輪垂直構(gòu)件形狀直觀示意圖。
圖4是本發(fā)明蟪旋葉輪垂直構(gòu)件正面示意圖。
圖5是本發(fā)明蟪旋葉輪垂直構(gòu)件徑向展開示意圖。
圖6是本發(fā)明螵旋葉輪中軸構(gòu)件形狀結(jié)構(gòu)三視圖。
圖7是本發(fā)明蟪旋葉輪中間I構(gòu)件形狀結(jié)構(gòu)三視圖。
圖s是本發(fā)明螺旋葉輪中間n構(gòu)件形狀結(jié)構(gòu)三視圖。圖9是本發(fā)明螺旋葉輪邊緣構(gòu)件形狀結(jié)構(gòu)三視。
圖10是采用矩形中軸構(gòu)件、中間構(gòu)件、邊緣構(gòu)件對(duì)位組合而成 的螺旋葉輪展開平鋪示意圖。
圖11是釆用矩形中軸構(gòu)件、中間構(gòu)件、邊緣構(gòu)件錯(cuò)位組合而成 的螺旋葉輪展開平鋪示意圖。
圖12是采用三角形中軸構(gòu)件、中間構(gòu)件、邊緣構(gòu)件對(duì)位組合而 成的蟪旋葉輪展開平鋪示意圖。
圖13是采用六邊形中軸構(gòu)件、中間構(gòu)件、邊緣構(gòu)件錯(cuò)位組合而 成的螺旋葉輪展開平鋪示意圖。
圖14是本發(fā)明實(shí)施例一大型螺旋葉輪風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖15是本發(fā)明實(shí)施例一中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和多發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖16是本發(fā)明實(shí)施例一中帶離合裝置發(fā)電機(jī)組裝配示意圖。 圖17是本發(fā)明實(shí)施例一中磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)示意圖。 圖18是本發(fā)明實(shí)施例二小型風(fēng)力發(fā)電裝置(供路燈照明)結(jié) 構(gòu)示意圖。
圖19是本發(fā)明實(shí)施例三小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。 以上附圖中，l是葉輪上軸銷，2是葉輪上端S片，3是葉輪中 軸構(gòu)件，4是葉輪中間I構(gòu)件，5是葉輪中間II構(gòu)件，6是葉輪邊緣 構(gòu)件，7是葉輪中芯軸，8是葉輪下端S片，9是葉輪下軸法蘭盤， IO是葉輪下軸銷，ll是中軸構(gòu)件通孔，12是構(gòu)件上沿翻邊，13是翻邊通孔，14是中軸構(gòu)件側(cè)翻邊，15是中軸構(gòu)件上沿翻邊，16是葉輪 中間I構(gòu)件側(cè)翻邊，17是葉輪中間I構(gòu)件上沿翻邊，18是葉輪中間 n構(gòu)件翻邊，19是葉輪中間II構(gòu)件上沿翻邊，20是邊緣構(gòu)件側(cè)翻邊， 21是邊緣構(gòu)件上沿翻邊，22是風(fēng)速風(fēng)向儀，23是葉輪上軸銷，24 是支承架，25是圓環(huán)狀齒輪，26是傳動(dòng)齒輪，27是發(fā)電機(jī)組，28 是磁懸浮軸承裝置，29是圓環(huán)狀齒輪中心通孔，30是圓環(huán)狀齒輪法 蘭盤，31是限位螺釘，32是墊片，33是傳動(dòng)齒輪的銷孔，34是滑動(dòng) 銷塊的銷鍵，35是復(fù)位彈簧，36是勵(lì)磁定塊，37是滑動(dòng)銷塊的滑槽, 38是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的滑鍵，39是螺旋葉輪下軸銷，40是外殼，41 是軟鐵磁套，42是永磁體，43是潤(rùn)滑材料，44是滾珠，45是軟鐵磁 套方孔，46是限位螺釘，47是風(fēng)速風(fēng)向儀，48是上橫梁，49是發(fā)電 機(jī)組，50是傳動(dòng)齒輪，51是圓環(huán)狀齒輪，52是螺旋葉輪，53是磁懸 浮軸承，54是下橫梁，55是路燈桿，56是風(fēng)速風(fēng)向儀，57是支承架， 58是蠊旋葉輪，59是圓環(huán)狀齒輪，60是發(fā)電機(jī)組，61是支承架基座, 62是支承架緊固鋼纜。
具體實(shí)施例
下面結(jié)合附圖介紹本發(fā)明的實(shí)施例。
實(shí)施例一本實(shí)施例為一種大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其構(gòu)成及結(jié)構(gòu)如
圖14所示。
本實(shí)施例給出風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由以下各部分組成螺旋葉輪、傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)、多發(fā)電機(jī)組、磁懸浮軸承、風(fēng)速風(fēng)向儀、蓄電裝置和控制裝置。本實(shí)施例螺旋葉輪結(jié)構(gòu)如圖1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9所示。 此蟪旋葉輪由葉輪上軸銷1,葉輪上端S片，中軸構(gòu)件3，中間I構(gòu) 件4，中間II構(gòu)件5，邊緣構(gòu)件6，葉輪中芯軸7，葉輪下端S片，葉 輪下軸銷9組成，中軸構(gòu)件3位于中軸位置，中間I構(gòu)件4、中間II 構(gòu)件5和邊緣構(gòu)件6徑向?qū)ΨQ分置于中軸構(gòu)件兩側(cè)。圖6、圖7、圖 8、圖9分別給出中軸構(gòu)件3、中間I構(gòu)件4、中間n構(gòu)件5和邊緣構(gòu) 件6的三視圖。圖中，各構(gòu)件尺寸和形狀相互關(guān)聯(lián)，并由以下參數(shù)確 定，即單片構(gòu)件軸向高度h，各構(gòu)件弧面半徑R1、 R2、 R3、 R4、 R5， 以及各弧面所構(gòu)成的夾角0 1、 0 2、 9 3,調(diào)整上述各參數(shù)即可得到 不同形狀的構(gòu)件，進(jìn)而可以組合成不同形狀的蟪旋葉輪。圖中，各構(gòu) 件四周設(shè)置有翻邊(14、 15、 16、 17、 18、 19、 20、 21),翻邊上設(shè)置 有通孔，將構(gòu)件左、右兩側(cè)翻邊彼此鉚固在一起，即形成該蟪旋葉輪 的一層垂直構(gòu)件(如圖3所示)，將相鄰兩層垂直構(gòu)件的上、下沿翻 邊彼此鉚固在一起，即可將八層同樣的垂直構(gòu)件固定為一個(gè)整體，各 中軸構(gòu)件能保證同軸心，用一根空芯軸7貫穿，上端S片2鉚裝在蠊 旋葉輪頂部垂直構(gòu)件上沿，葉輪上軸銷1固定于上端S片，下端S 片8鉚裝在螺旋葉輪底部垂直構(gòu)件下沿，葉輪下軸銷10固定于下端 S片，空芯軸7上端與葉輪的上軸銷1套接，空芯軸7下端與葉輪的 下軸銷10套接。葉輪上軸銷1與支承架上部呈可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，葉輪下 軸銷10通過(guò)法蘭盤9與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圓環(huán)形齒輪25上的法蘭盤30固定 連接，同時(shí)，葉輪下軸銷10與磁懸浮軸承28連接(參見圖17)。磁 懸浮軸承28和五個(gè)發(fā)電機(jī)組27均固定于支承架24,帶離合裝置的五個(gè)發(fā)電機(jī)組27均勻設(shè)置于圓環(huán)形齒輪25外周邊,發(fā)電機(jī)組上端的 傳動(dòng)齒輪26與圓環(huán)形齒輪25的外周邊齒輪嚙合。同樣道理，也可以 將五個(gè)帶離合裝置發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)齒輪與圓環(huán)形齒輪內(nèi)周邊齒輪嚙合。 各發(fā)電機(jī)組輸出電源線與蓄電裝置實(shí)行并聯(lián)。風(fēng)速風(fēng)向儀22采集到 風(fēng)速電信號(hào)傳輸?shù)娇刂蒲b置,控制裝置驅(qū)動(dòng)并控制各發(fā)電機(jī)組的離合 裝置。
由于本實(shí)施例中采用了一個(gè)螵旋葉輪帶動(dòng)多個(gè)小功率發(fā)電機(jī)組 方案，并且多個(gè)小功率發(fā)電機(jī)組還可以根據(jù)風(fēng)速需要，通過(guò)離合裝置 適時(shí)與螺旋葉輪嚙合連接。低風(fēng)速條件下起動(dòng)，通過(guò)控制裝置，減少 與葉輪連動(dòng)的發(fā)電機(jī)組個(gè)數(shù)，降低葉輪起動(dòng)阻力?？刂蒲b置對(duì)從風(fēng)速 風(fēng)向儀所傳來(lái)的實(shí)時(shí)風(fēng)速信號(hào)進(jìn)行處理并送入控制裝置中計(jì)算機(jī)進(jìn) 行分析運(yùn)算，再產(chǎn)生一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制發(fā)電機(jī)組的離合裝置。離合裝 置由帶銷孔傳動(dòng)齒輪、復(fù)位彈簧35、滑動(dòng)銷塊34、勵(lì)磁定塊36等構(gòu) 成，發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸上設(shè)置有滑鍵38，滑動(dòng)銷塊上設(shè)置有滑槽37， 滑動(dòng)銷塊套裝在發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸外，轉(zhuǎn)子軸上滑鍵38與滑動(dòng)銷塊的 滑槽37相配合，使滑動(dòng)銷塊與轉(zhuǎn)子軸始終同步轉(zhuǎn)動(dòng)，且滑動(dòng)銷塊可 以沿轉(zhuǎn)子軸軸向移動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳到離合裝置中勵(lì)磁定塊36，勵(lì) 磁定塊36產(chǎn)生磁力，滑動(dòng)銷塊34受磁力吸引而位移，克服復(fù)位彈簧 35張力并脫離與傳動(dòng)齒輪26的同步連接。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)取消，勵(lì)磁定 塊36磁力消失，滑動(dòng)銷塊26在復(fù)位彈簧35張力作用下向傳動(dòng)齒輪 26移動(dòng)，滑動(dòng)銷塊銷鍵34插入到傳動(dòng)齒輪銷孔33內(nèi)，傳動(dòng)齒輪26 與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸37同步轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施例所采用的磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)如圖17所示，該磁懸浮軸承 裝置包括永磁體42，軟鐵磁套41，滾珠44、潤(rùn)滑材料43及外殼40, 永磁體42置于軟鐵磁套41中，兩個(gè)永磁體同極相對(duì)，若干滾珠44 均勻位于軟鐵磁套41之間，軟鐵磁套41與外套40之間和兩個(gè)永磁 體42及軟鐵磁套41之間充斥潤(rùn)滑材料43。螵旋葉輪下軸銷10插入 到上軟鐵磁套41中央方孔45內(nèi)并通過(guò)螺釘46固定。螺旋葉輪及圓 環(huán)形齒輪的重量通過(guò)葉輪下軸銷作用到磁懸浮軸承內(nèi)部的上軟鐵磁 套，在永磁體磁場(chǎng)力和滾珠的共同作用下，磁懸浮軸承內(nèi)上軟鐵磁套 及上永磁體部分能平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦力極小，從而降低葉輪起動(dòng)時(shí)對(duì)起 動(dòng)風(fēng)速的要求，同時(shí)也提高了風(fēng)能轉(zhuǎn)換電能的效率。
由于本實(shí)施例螺旋葉輪采用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件拼裝組合而成，體積龐大的 風(fēng)電葉輪可以以散件形式運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，就地再組裝拼接，大大減少了 運(yùn)輸和組裝的難度。另外，由于葉輪構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，且單個(gè)構(gòu)件尺寸相 對(duì)較小，便于模具化注塑生產(chǎn)，還可以根據(jù)需要組裝成不同高徑比的 螺旋葉輪。如，本實(shí)施例中螺旋葉輪由八層構(gòu)件構(gòu)成，也可以再增加 八層構(gòu)件，使該螺旋葉輪的高徑比增加一倍。又如，本實(shí)施例中每層 構(gòu)件共由七個(gè)構(gòu)件構(gòu)成，以中軸構(gòu)件為對(duì)稱，只需要四副模具就能滿 足整個(gè)螺旋葉輪拼裝需要。這樣，每增加一副模具，所拼裝成蟪旋葉 輪直徑就能增加該模具生產(chǎn)構(gòu)件寬度的兩倍。葉輪的上述特點(diǎn)，能使 螺旋葉輪產(chǎn)品系列化更為方便，制造生產(chǎn)成本大大降低。
實(shí)施例二
本實(shí)施例組成構(gòu)造如圖18所示。本實(shí)施例給出了一種小型蟪旋葉輪風(fēng)力發(fā)電裝置，該裝置可用于
路燈照明，該裝置通過(guò)上橫梁48、下橫粱54固定于路燈桿55。該裝 置傳動(dòng)圓環(huán)狀齒輪51、傳動(dòng)齒輪50及三個(gè)發(fā)電機(jī)組49均設(shè)置在螺 旋葉輪正上方，傳動(dòng)齒輪50與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸固定。
本實(shí)施例中蠊旋葉輪由于尺寸相對(duì)較小，可以采用一個(gè)中軸構(gòu) 件，兩個(gè)中間構(gòu)件，兩個(gè)邊緣構(gòu)件拼裝組合而成，這樣只需要開出三 副構(gòu)件的模具即能實(shí)現(xiàn)螺旋葉輪。若螺旋葉輪的直徑再小的話，也可 以將螺旋葉輪軸向分段開模制作,這樣只需要一副模具即能實(shí)現(xiàn)螺旋 葉輪。
螺旋葉輪受風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，三個(gè)發(fā)電機(jī)組隨之轉(zhuǎn)動(dòng)并發(fā)電，發(fā)出電能輸 入到蓄電池中，再經(jīng)逆變?yōu)槁窡籼峁╇娔堋?實(shí)施例三
本實(shí)施例給出一種小型獨(dú)立螺旋葉輪風(fēng)力發(fā)電裝置，該裝置組成 構(gòu)造如圖19所示。
本實(shí)施例支承架基座61通過(guò)支承架緊固鋼纜固定，螺旋葉輪58 固定于圓環(huán)狀齒輪59，三個(gè)發(fā)電機(jī)組60轉(zhuǎn)子軸通過(guò)傳動(dòng)齒輪與圓環(huán) 狀齒輪嚙合。本實(shí)施例螺旋葉輪的制作方法同實(shí)施例二。
本實(shí)施例比較適宜安裝在地勢(shì)險(xiǎn)峻的風(fēng)口處。
1權(quán)利要求
1、一種組合式螺旋葉輪風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)構(gòu)成包括有，螺旋葉輪、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)組和支承架，螺旋葉輪通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接發(fā)電機(jī)組，其中螺旋葉輪是由若干個(gè)葉輪垂直構(gòu)件沿該螺旋葉輪軸向拼接組合而成，其特征在于所述的葉輪垂直構(gòu)件又是由若干葉輪水平構(gòu)件沿螺旋葉輪的徑向拼接組合而成；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)既與螺旋葉輪相連接，又與若干個(gè)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合式蟪旋葉輪風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述葉輪水平構(gòu)件分為中軸構(gòu)件，中間構(gòu)件和邊緣構(gòu)件，若干中間構(gòu)件對(duì)稱位于中軸構(gòu)件兩側(cè)，兩個(gè)邊緣構(gòu)件位于中間構(gòu)件外側(cè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式螺旋葉輪風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述中軸構(gòu)件、中間構(gòu)件、邊緣構(gòu)件的周邊有翻邊，翻邊朝向構(gòu)件凹曲面方向，翻邊上設(shè)置有等距離通孔，相鄰構(gòu)件翻邊貼靠并鉚固。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的組合式螺旋葉輪風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的中軸構(gòu)件、中間構(gòu)件和邊緣構(gòu)件周邊形狀為矩形或三角形或六邊形，中軸構(gòu)件與中間構(gòu)件之間，中間構(gòu)件與中間構(gòu)件之間，中間構(gòu)件與邊緣構(gòu)件之間沿軸向和徑向相互拼接組合成螵旋葉輪。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式螺旋葉輪風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由圓環(huán)狀齒輪和傳動(dòng)齒輪構(gòu)成，圓環(huán)狀齒輪與螺旋葉輪固定連接，若干傳動(dòng)齒輪與圓環(huán)狀齒輪呈外嚙合或內(nèi)嚙合，若干傳動(dòng)齒輪與若干發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的組合式螺旋葉輪風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于傳動(dòng)齒輪與發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸之間設(shè)置有離合裝置，該離合裝置由勵(lì)磁定塊、復(fù)位彈簧、滑動(dòng)銷塊構(gòu)成，勵(lì)磁定塊、復(fù)位彈簧、滑動(dòng)銷塊依次套裝于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，傳動(dòng)齒輪與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸呈松配合連接，滑動(dòng)銷塊通過(guò)鍵槽與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子呈滑動(dòng)配合，在復(fù)位彈簧張力作用下，滑動(dòng)銷塊銷鍵插入到傳動(dòng)齒輪銷孔內(nèi)，傳動(dòng)齒輪與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)勵(lì)磁定塊產(chǎn)生磁力，滑動(dòng)銷塊受磁力吸引，克服復(fù)位彈簧張力而位移，使滑動(dòng)銷塊銷鍵退出傳動(dòng)齒輪銷孔，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸脫離與傳動(dòng)齒輪的同步連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合式螺旋葉輪風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)還包括風(fēng)速風(fēng)向儀和自動(dòng)控制裝置，該自動(dòng)控制裝置包括有信號(hào)處理電路、單片機(jī)控制電路和發(fā)電機(jī)組離合裝置驅(qū)動(dòng)電路，該自動(dòng)控制裝置接收處理風(fēng)速風(fēng)向儀信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)運(yùn)算判斷處理，再向驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出指令，由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的發(fā)電機(jī)組離合器的離或合，進(jìn)而改變風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)起動(dòng)或運(yùn)行負(fù)載。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合式蟪旋葉輪風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述蠊旋葉輪上端和下端分別設(shè)置有連接件，該連接件由S片和軸銷構(gòu)成，上、下軸銷分別固定于上、下S片軸心處，上、下S片則分別固定于螵旋葉輪的上端和下端，上軸銷與支承架呈可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，下軸銷連接于磁懸浮軸承裝置。
9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的組合式螺旋葉輪風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的磁懸浮軸承裝置包括永磁體，軟鐵磁套，滾珠、潤(rùn)滑 材料及外殼，永磁體置于軟鐵磁套中，兩個(gè)永磁體同極相對(duì)，若干滾 珠均勻位于軟鐵磁套之間，軟鐵磁套與外套之間和兩個(gè)永磁體及軟鐵 磁套之間充斥潤(rùn)滑材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種螺旋葉輪風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要特點(diǎn)為，螺旋葉輪是由若干葉輪垂直構(gòu)件沿軸向組裝，同時(shí)，每個(gè)葉輪垂直構(gòu)件又是由若干葉輪水平構(gòu)件沿螺旋葉輪的徑向拼接組合而成，螺旋葉輪通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與若干個(gè)發(fā)電機(jī)組連動(dòng)，多發(fā)電機(jī)組以并聯(lián)方式輸出電能，有利于輸出電能的后期處理，提高所供電能品質(zhì)。本發(fā)明在發(fā)電機(jī)組與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間設(shè)置離合裝置，控制裝置接收處理風(fēng)速風(fēng)向電信號(hào)，并按預(yù)定程序?qū)崟r(shí)控制單個(gè)發(fā)電機(jī)組與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的離或合，進(jìn)而改變螺旋葉輪起動(dòng)和運(yùn)行負(fù)載。此外，磁懸浮軸承的采用，既能克服葉輪受到的部分地球引力，又能減少葉輪與其它部件間的摩擦阻力，進(jìn)而降低葉輪起動(dòng)最低風(fēng)速，提高風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，制造、運(yùn)輸、安裝、維護(hù)、系列化成本大為降低。
文檔編號(hào)F03D3/06GK101526068SQ200810020389
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日
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